EP0036234B1 - Automatic sector scan control system for an in both directions rotated main shaft out of a predetermined angular position which is fixed in the course of time - Google Patents
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- EP0036234B1 EP0036234B1 EP81200277A EP81200277A EP0036234B1 EP 0036234 B1 EP0036234 B1 EP 0036234B1 EP 81200277 A EP81200277 A EP 81200277A EP 81200277 A EP81200277 A EP 81200277A EP 0036234 B1 EP0036234 B1 EP 0036234B1
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- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
Definitions
- the invention relates to a system for controlling the rotation of the shaft of a motor so as to automatically cause an oscillating movement of this shaft on either side of a predetermined angular position which remains fixed over time.
- the invention relates more particularly to the rotational driving of a radar antenna.
- the “continuous rotation” mode can be either permanent in order to explore the surrounding space over a 360 degree angle, or temporary in order to modify the angular position of the virtual plane perpendicular to the scanning sector.
- the invention reduces the aforementioned drawbacks of the prior art and makes it possible to obtain a system for controlling the rotation of the shaft of a motor, simpler and less costly to implement, the system defined in the preamble being remarkable in that 'it comprises contactors determining the direction of rotation of said motor, a disc integral in rotation with said shaft and provided at its periphery with regularly spaced detection zones, two sensors associated with a pulse shaping member for detecting said zones, translate their passage in the form of calibrated electrical pulses as well as their direction of passage in the form of an electrical signal, an up-down counter of said delayed calibrated pulses, the state of charge of which is a number of variable value N, a member d 'display of a predetermined fixed number N' and, in a logic device which receives the numbers N and N 'as well as said electrical signal, a comparator for comparing the numbers N and N', u n zero-crossing detector of the number N, a member for controlling the change of direction of rotation of said motor and a
- the system according to the invention does not offer the same flexibility as that of the prior art. Indeed, the motor, which generally drives a load is controlled, according to the invention by a fixed voltage, in one direction or the other, and no longer by a continuously variable voltage as is the case during a position control.
- the main advantage of the servo-control is retained, namely the fixity of the angular position of the theoretical axis around which the motor shaft oscillates. This is made possible by using very inexpensive hardware, consisting essentially of low power logic circuits, for example series integrated circuits.
- the logic system when the logic system is developed it can then be produced industrially without requiring any particular adjustment during its installation for controlling a motor.
- a contact device 28 is provided. It includes a switch with two on-off positions 29 shown in FIG. 2 in the “on” position and two contactors with three twin positions 30 and 31 shown in FIG. 2 in their neutral position.
- the choice terminal 32 of the switch 29 is the reset terminal of the standby system: when it is connected to earth, it prevents operation in “standby” mode by repositioning the members 10, 20, 21 and to zero.
- the capacity of the up-down counter 10 is limited to the value of the number N ′ displayed in the member 13.
- the function N (6) relating to this embodiment is shown in Figure 8b.
- the organs relating to the motor and to its control have not been shown, for simplicity, these organs possibly being those of FIG. 1 or those of FIG. 2, nor the reset command. of members 10 and 17.
- the equality of the numbers N and N ′ also reverses the direction of counting.
- the output of the comparator 19 is also supplied to a third input of the member 21 by means of a conductor 48.
- FIGS. 5 and 6 the members relating to the engine and to its control are not shown. They can be those of Figure 1 or Figure 2.
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Description
L'invention concerne un système pour commander en rotation l'arbre d'un moteur de façon à provoquer automatiquement un mouvement d'oscillation de cet arbre de part et d'autre d'une position angulaire prédéterminée qui reste fixe au cours du temps.The invention relates to a system for controlling the rotation of the shaft of a motor so as to automatically cause an oscillating movement of this shaft on either side of a predetermined angular position which remains fixed over time.
L'invention concerne plus particulièrement l'entraînement en rotation d'une antenne de radar. Dans cette application, il est souhaitable de pouvoir communiquer à l'antenne les mouvements suivants : soit une rotation continue dans l'un ou l'autre sens de rotation, dit mode « rotation continue », soit un mouvement de balayage alternatif d'ampleur angulaire prédéterminée de part et d'autre d'un plan virtuel fixe dont la position angulaire est prédéterminée, dit mode « veille ». Le mode « rotation continue peut être soit permanent afin d'explorer l'espace environnant sur 360 degrés d'angle, soit temporaire dans le but de modifier la position angulaire du plan virtuel perpendiculaire au secteur de balayage.The invention relates more particularly to the rotational driving of a radar antenna. In this application, it is desirable to be able to communicate to the antenna the following movements: either a continuous rotation in one or the other direction of rotation, called "continuous rotation" mode, or an alternating sweeping movement of magnitude predetermined angle on either side of a fixed virtual plane whose angular position is predetermined, called "standby" mode. The “continuous rotation” mode can be either permanent in order to explore the surrounding space over a 360 degree angle, or temporary in order to modify the angular position of the virtual plane perpendicular to the scanning sector.
Dans la technologie connue, les déplacements définis ci-dessus pour une antenne de radar sont obtenus au moyen d'un asservissement de position ce qui garantit l'absence de dérive du plan virtuel perpendiculaire au secteur de balayage en mode « veille ». Pour réaliser cet asservissement de position il est nécessaire de mettre en place sur l'axe de l'antenne un capteur qui donne une information sur la position angulaire de l'antenne. Il faut aussi disposer d'un deuxième capteur qui n'est pas lié à l'antenne et qui est entraîné par une manivelle de commande et dont l'étalonnage doit être aussi semblable que possible à celui du premier capteur. Le signal de sortie de chacun des deux capteurs est transmis à un comparateur qui en déduit par différence un signal d'erreur analogique ε qui, après amplification, commande un moteur en sens inverse de la différence E détectée. Pour obtenir la rotation forcée, il suffit d'agir sur la manivelle de commande du deuxième capteur dont la position détermine l'axe théorique de l'antenne. Pour une position déterminée de l'axe (manivelle de commande fixe), le mouvement d'oscillation de l'antenne s'obtient en introduisant sur une troisième entrée du comparateur un signal de tension v qui s'ajoute algébriquement aux signaux sur les deux autres entrées et dont la forme d'onde détermine le mouvement alternatif de l'antenne. Un tel asservissement donne au système de commande en rotation de l'antenne une bonne précision et une certaine souplesse de fonctionnement, mais en contrepartie il est nécessaire d'utiliser des organes de précision et de procéder à un réglage préalable de l'asservissement, en étudiant sa stabilité notamment, pour chaque modèle d'antenne. Par exemple le moteur d'entraînement est un moteur à courant continu dont l'asservissement est assez coûteux. D'autres systèmes utilisant des contacteurs pour déterminer le sens de rotation du moteur d'entraînement, de type asynchrone, ont été décrits dans le document US-A-3 636 427.In known technology, the displacements defined above for a radar antenna are obtained by means of a position control which guarantees the absence of drift of the virtual plane perpendicular to the scanning sector in "standby" mode. To achieve this position control it is necessary to install a sensor on the axis of the antenna which gives information on the angular position of the antenna. It is also necessary to have a second sensor which is not linked to the antenna and which is driven by a control crank and whose calibration must be as similar as possible to that of the first sensor. The output signal from each of the two sensors is transmitted to a comparator which deduces therefrom an analog error signal ε which, after amplification, controls a motor in the opposite direction to the detected difference E. To obtain forced rotation, it suffices to act on the control crank of the second sensor, the position of which determines the theoretical axis of the antenna. For a determined position of the axis (fixed control crank), the antenna's oscillation movement is obtained by introducing a voltage signal v which is added algebraically to the signals on both at a third comparator input other inputs and whose waveform determines the alternating movement of the antenna. Such servo-control gives the antenna rotation control system good precision and a certain flexibility of operation, but in return it is necessary to use precision members and to carry out a prior adjustment of the servo-control, in studying its stability in particular, for each antenna model. For example, the drive motor is a direct current motor, the control of which is quite expensive. Other systems using contactors to determine the direction of rotation of the drive motor, of the asynchronous type, have been described in document US-A-3,636,427.
L'invention réduit les inconvénients précités de la technique antérieure et permet d'obtenir un système pour commander en rotation l'arbre d'un moteur, plus simple et moins coûteux à mettre en œuvre, le système défini en préambule étant remarquable en ce qu'il comporte des contacteurs déterminant le sens de rotation dudit moteur, un disque solidaire en rotation dudit arbre et muni à sa périphérie de zones de détection régulièrement espacées, deux capteurs associés à un organe de mise en forme d'impulsions pour détecter lesdites zones, traduire leur passage sous forme d'impulsions électriques calibrées ainsi que leur sens de passage sous forme d'un signal électrique, un compteur-décompteur desdites impulsions calibrées retardées, dont l'état de charge est un nombre de valeur N variable, un organe d'affichage d'un nombre fixe prédéterminé N' et, dans un dispositif logique qui reçoit les nombres N et N' ainsi que ledit signal électrique, un comparateur pour comparer les nombres N et N', un détecteur de passage à zéro du nombre N, un organe de commande du changement de sens de rotation dudit moteur et un organe de commande de changement de sens de comptage dudit compteur-décompteur.The invention reduces the aforementioned drawbacks of the prior art and makes it possible to obtain a system for controlling the rotation of the shaft of a motor, simpler and less costly to implement, the system defined in the preamble being remarkable in that 'it comprises contactors determining the direction of rotation of said motor, a disc integral in rotation with said shaft and provided at its periphery with regularly spaced detection zones, two sensors associated with a pulse shaping member for detecting said zones, translate their passage in the form of calibrated electrical pulses as well as their direction of passage in the form of an electrical signal, an up-down counter of said delayed calibrated pulses, the state of charge of which is a number of variable value N, a member d 'display of a predetermined fixed number N' and, in a logic device which receives the numbers N and N 'as well as said electrical signal, a comparator for comparing the numbers N and N', u n zero-crossing detector of the number N, a member for controlling the change of direction of rotation of said motor and a member for controlling change of counting direction of said up-down counter.
Le système selon l'invention n'offre pas la même souplesse que celui de la technique antérieure. En effet, le moteur, qui entraîne généralement une charge est commandé, selon l'invention par une tension fixe, dans un sens ou dans l'autre, et non plus par une tension continuement variable comme c'est le cas lors d'un asservissement de position. Cependant, le principal avantage de l'asservissement est conservé, à savoir la fixité de la position angulaire de l'axe théorique autour duquel oscille l'arbre du moteur. Ceci est rendu possible en utilisant un matériel très bon marché, constitué essentiellement par des circuits logiques à faible puissance, par exemple des circuits intégrés de série. De plus lorsque le système logique est mis au point il peut être ensuite produit industriellement sans nécessiter de réglage particulier lors de son implantation pour la commande d'un moteur.The system according to the invention does not offer the same flexibility as that of the prior art. Indeed, the motor, which generally drives a load is controlled, according to the invention by a fixed voltage, in one direction or the other, and no longer by a continuously variable voltage as is the case during a position control. However, the main advantage of the servo-control is retained, namely the fixity of the angular position of the theoretical axis around which the motor shaft oscillates. This is made possible by using very inexpensive hardware, consisting essentially of low power logic circuits, for example series integrated circuits. In addition, when the logic system is developed it can then be produced industrially without requiring any particular adjustment during its installation for controlling a motor.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le système est remarquable en ce que ledit organe de commande de changement de sens de rotation du moteur reçoit la sortie dudit comparateur et que ledit organe de commande de changement de sens de comptage du compteur-décompteur reçoit sur une première entrée ledit signal électrique et sur une deuxième entrée la sortie dudit détecteur de passage à zéro du nombre N, le démarrage du système ayant lieu en position de comptage.According to a first embodiment of the invention, the system is remarkable in that said control member for changing the direction of rotation of the motor receives the output of said comparator and that said control member for changing the direction of counting of the counter- down counter receives on a first input said electrical signal and on a second input the output of said zero crossing detector of the number N, the starting of the system taking place in the counting position.
Selon un mode de réalisation compatible avec le précédent et s'appliquant à la commande en rotation d'une antenne de radar, le système est remarquable en ce qu'il comporte en outre un dispositif à contacts et un organe logique de commande des contacteurs du moteur, ce dernier recevant le signal de sortie dudit organe de commande du changement de sens de rotation, un signal de remise à zéro ainsi que deux signaux de commande forcée dans l'un ou l'autre sens de rotation de la part du dispositif à contacts, et fournissant deux signaux de sortie sur deux entrées dudit organe comportant lesdits contacteurs déterminant le sens de rotation du moteur.According to an embodiment compatible with the previous one and applying to the rotation control of a radar antenna, the system is remarkable in that it further comprises a contact device and a logic device for controlling the motor contactors, the latter receiving the output signal from said device for controlling the change of direction of rotation, a reset signal as well as two forced control signals in one or more the other direction of rotation on the part of the contact device, and providing two output signals on two inputs of said member comprising said contactors determining the direction of rotation of the motor.
La description suivante en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
- La figure 1 est le schéma synoptique d'un premier mode de réalisation de l'invention.
- La figure 2 est le schéma synoptique d'un deuxième mode de réalisation de l'invention.
- La figure 3 représente une réalisation possible de l'organe logique de commande des contacteurs du moteur de la figure 2.
- La figure 4 représente la partie logique d'un troisième mode de réalisation de l'invention.
- La figure 5 représente la partie logique d'un quatrième mode de réalisation de l'invention.
- La figure 6 représente la partie logique d'un cinquième mode de réalisation de l'invention.
- La figure 7 représente une variante possible pour les quatrième et cinquième modes de réalisation.
- La figure 8 représente la fonction schématisée du nombre N en fonction de l'angle de
balayage 0, N(0), en a pour les premier et deuxième modes de réalisation, en b pour le troisième mode de réalisation, en c pour le quatrième mode de réalisation et en d. pour le cinquième mode de réalisation.
- FIG. 1 is the block diagram of a first embodiment of the invention.
- Figure 2 is the block diagram of a second embodiment of the invention.
- FIG. 3 represents a possible embodiment of the logic member for controlling the contactors of the motor in FIG. 2.
- FIG. 4 represents the logic part of a third embodiment of the invention.
- FIG. 5 represents the logic part of a fourth embodiment of the invention.
- FIG. 6 represents the logic part of a fifth embodiment of the invention.
- FIG. 7 represents a possible variant for the fourth and fifth embodiments.
- FIG. 8 represents the diagrammatic function of the number N as a function of the
scanning angle 0, N (0), in a for the first and second embodiments, in b for the third embodiment, in c for the fourth embodiment and in d. for the fifth embodiment.
Sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments avec les mêmes fonctions.In the figures, the same references designate the same elements with the same functions.
A la figure 1, un moteur 1 entraîne en rotation un arbre 2 représenté en trait mixte. Un disque 3 est solidaire de l'arbre 2 et comporte à sa périphérie des zones de détection régulièrement espacées, schématisées en 4. Deux capteurs 5 séparés par une distance inférieure à la distance qui sépare deux zones de détection adjacentes sont disposés à proximité de la périphérie du disque 3. Ils ont pour fonction d'émettre une impulsion électrique lorsqu'une zone de détection passe devant chacun d'eux. Cette détection peut être, de façon connue, soit électrique (contacts glissants) soit magnétique (disque à encoches) soit optique. Les impulsions émises par les capteurs 5 sont traitées dans un organe de mise en forme 6 dont la fonction est double : l'organe 6 transmet sur une première borne de sortie 7 des impulsions calibrées dont chacune est représentative du passage de chaque zone 4 devant les capteurs 5. L'organe de mise en forme 6 transmet en outre sur une deuxième borne de sortie 8 un signal électrique représentatif du sens de rotation du disque 3. Par exemple, ce signal électrique est un niveau de tension logique « 1 » lorsque le disque tourne dans le sens direct et un niveau de tension logique « 0 lorsque le disque tourne dans le sens rétrograde. Les deux fonctions de l'organe 6 définies ci-dessus sont facilement réalisables par l'homme de métier, notamment à l'aide de bascules et de circuits-portes logiques. Les impulsions calibrées reçues sur la borne 7 sont retardées, de préférence, dans un organe de retardement 9, puis transmises par l'intermédiaire de ce dernier à un compteur-décompteur d'impulsions 10 qui comporte une deuxième entrée de sens de comptage d'impulsions, reliée à une borne 11. Le compteur-décompteur 10 est par exemple en comptage lorsque la borne 11 est le siège d'un niveau de tension logique « 1 et en décomptage lorsque la borne 11 est au niveau de tension logique « 0 '. La sortie du compteur-décompteur 10 est multiple, ce qui est indiqué par une barre coupant le conducteur de sortie, et reliée à une borne multiple 12. L'état de charge variable du compteur-décompteur 10 est un nombre de valeur N qui est affiché sous une forme numérique prédéterminée, par exemple selon un code de numération à base 2, sur la borne multiple 12. De façon analogue, un organe d'affichage 13 permet d'afficher un nombre prédéterminé N' fixe, par exemple en binaire sur une borne de sortie multiple 14. L'organe 13 peut être réalisé notamment à l'aide de roues codeuses. Un organe qui renferme les contacteurs déterminant le sens de rotation du moteur, référencé 15, impose à ce dernier par exemple le sens de rotation direct lorsqu'il reçoit d'une borne 16 le niveau de tension logique « 1 » et le sens rétrograde lorsqu'il reçoit le niveau de tension logique « 0 • .In Figure 1, a motor 1 rotates a
Un dispositif logique 17 représenté en trait interrompu, a ses entrées reliées aux bornes 8, 12 et 14 et ses sorties reliées aux bornes 11 et 16. Il comporte un détecteur de passage à zéro 18 qui reçoit les signaux de la borne 12, un comparateur 19 qui reçoit les signaux des bornes 12 et 14 et dont la sortie est reliée à la borne 16 par l'intermédiaire d'un organe de commande de changement de sens de rotation du moteur, 20. La sortie du détecteur 18 est reliée à une entrée d'un organe de commande du changement de sens de comptage 21 dont une deuxième entrée est reliée à la borne 8 et dont la sortie est reliée à la borne 11.A
Le fonctionnement du système est le suivant, conformément à la fonction N(0) représentée à la figure 8a :
- L'état du système au repos est tel que, le moteur et les organes logiques n'étant pas alimentés, l'arbre du moteur se trouve dans la position repérée par une flèche F en regard d'un repère R fixe sur la figure 1 et les organes logiques 10, 20 et 21 sont remis à zéro. Un nombre N' est affiché, par exemple à la main dans l'organe 13. Lorsqu'on alimente le système à partir de la position de repos, l'état logique présent sur la
borne 16 impose au moteur un sens de rotation. Cet état logique au démarrage peut être soit aléatoire, soit, de préférence prédéterminé de façon connue, à partir de l'organe 20. Pour fixer les idées on suppose que laborne 16 est, au démarrage, à l'état logique « 1 ». Lors du passage de la première zone 4 devant lescapteurs 5, une impulsion calibrée est transmise sur laborne 7 et le niveau logique « 1 à à la borne 8. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'organe 21 se réduit à un circuit-porte OU exclusif. Le niveau « 1 sur la borne 8 est donc transmis à la borne 11, du fait que l'autre entrée de l'organe 21 est au niveau « 0 comme on le verra ci-dessous et l'organe 10 est ainsi mis en position de comptage. Avant que la deuxième zone 4 ne passe devant les capteurs 5, la première impulsion sur la borne 7 est transmise, via l'organe de retardement 9, au compteur-décompteur 10 et comptée par ce dernier. Le temps de retard T introduitpar l'organe 9 est légèrement supérieur au temps de basculement des circuits logiques dans l'organe 21, ce temps T étant par ailleurs nettement inférieur au temps de passage d'une zone 4 à la suivante devant les capteurs 5. Toutes les zones 4 sont ainsi prises en compte par le compteur-décompteur 10. Lorsque le nombre N atteint la valeur de N' alors que l'organe 10 est en état de comptage, le comparateur 19 délivre une impulsion à l'organe 20, ce qui a pour effet d'inverser l'état logique à sa sortie qui passe donc, dans l'exemple choisi, de 1 à 0. Ceci provoque, dans l'organe 15, une inversion du sens de rotation du moteur. A cause de l'inertie de rotation du rotor du moteur et d'une charge éventuelle non représentée solidaire de l'arbre 2, l'inversion de sens n'est pas instantanée et il est possible qu'une ou plusieurs impulsions soient encore comptées en 10 avant que le sens de rotation de l'arbre 2 ne s'inverse effectivement. Lorsque l'inversion a lieu, la dernière zone 4 comptée repasse en sens inverse devant les capteurs 5 ce qui a pour effet d'inverser l'état logique sur la borne 8, c'est-à-dire de faire passer cet état à 0. Pendant tout le temps écoulé depuis le démarrage du système,l'organe 18 n'ayant pas détecté de passage à zéro du nombre N a délivré un état logique 0 à sa sortie. A partir de l'inversion de sens de rotation le circuit-porte OU exclusif 21 va donc délivrer un état logique 0 sur la borne 11, ce qui faitpasser l'organe 10 en état de décomptage. La première impulsion décomptée correspond à la même zone 4 qui avait provoqué la dernière impulsion comptée. Etant donnée la relation linéaire rigoureuse qui lie le nombre N à la position angulaire de la flèche F et qui s'apparente à une relation d'identité, toutes les impulsions préalablement comptées lors de la rotation de l'arbre dans le sens direct sont décomptées lors du mouvement dans le sens rétrograde, si bien que lorsque la flèche F coïncide à nouveau avec le repère R, N est égal à zéro. Il faut noter que lorsque N décroît à partir de sa valeur maximale, l'égalité N = N' se produit à nouveau, ce qui provoque aussi une impulsion en sortie du comparateur 19. Cette deuxième impulsion ne doit pas être prise en compte en sortie de l'organe 20. A cet effet,l'organe 20 peut comporter un diviseur par deux réalisé à l'aide de bascules bistables. De préférence, à la place du diviseur par deux, un circuit-porte ET non représenté disposé entre les organes 19 et 20 reçoit sur ses deux entrées les sorties des organes 19et 21. Au passage à zéro de N lors du mouvement rétrograde,l'organe 18 délivre à sa sortie un niveau logique 1 qui est transmis à travers le circuit-porte OU exclusif 21, ce qui fait passer le compteur-décompteur 10 à l'état de comptage. La demi oscillation de la flèche F décrite ci-dessus pour un demi secteur angulaire parcouru par l'arbre 2 se répète pour le demi secteur opposé avec une amplitude au moins égale à celle qu'impose la valeur du nombre N', de façon qu'au bout d'une oscillation complète, la flèche F étant en regard du repère R, le système soit dans le même état logique que lors du démarrage, mais avec une vitesse non nulle. Dans le mode de réalisation de la figure 1,l'organe 18 est par exemple constitué d'un circuit-porte NON OU suivi d'une bascule bistable. Il faut noter que le système décrit ci-dessus fonctionne de la même façon si les états logiques sur la borne 8 et en sortie de l'organe 18 sont inversés.
- The state of the system at rest is such that, the motor and the logic members not being supplied, the motor shaft is in the position marked by an arrow F opposite a fixed mark R in FIG. 1 and the
10, 20 and 21 are reset to zero. A number N ′ is displayed, for example by hand in thelogic elements member 13. When the system is supplied from the rest position, the logic state present onterminal 16 imposes on the motor a direction of rotation. This logic state at start-up can be either random, or, preferably predetermined in a known manner, from themember 20. To fix the ideas, it is assumed thatterminal 16 is, at start-up, in logic state "1". During the passage of the first zone 4 in front of thesensors 5, a calibrated pulse is transmitted onterminal 7 and the logic level “1 to at terminal 8. In the embodiment of FIG. 1, themember 21 is reduced to an exclusive OR gate circuit. The level "1 on terminal 8 is therefore transmitted toterminal 11, because the other input ofmember 21 is at level" 0 as will be seen below andmember 10 is thus placed in position count. Before the second zone 4 passes in front of thesensors 5, the first pulse on theterminal 7 is transmitted, via thedelay member 9, to the up-down counter 10 and counted by the latter. The delay time T introduced by themember 9 is slightly greater than the time for switching of the logic circuits in themember 21, this time T being moreover significantly less than the time for passing from one zone 4 to the next in front of the sensors. 5. All the zones 4 are thus taken into account by the up-down counter 10. When the number N reaches the value of N 'while themember 10 is in the counting state, thecomparator 19 delivers a pulse to themember 20, which has the effect of reversing the logic state at its output which therefore passes, in the example chosen, from 1 to 0. This causes, inmember 15, an inversion of the direction of rotation of the motor. Because of the inertia of rotation of the rotor of the motor and of a possible load not shown integral with theshaft 2, the reversal of direction is not instantaneous and it is possible that one or more pulses are still counted at 10 before the direction of rotation of theshaft 2 actually reverses. When the inversion takes place, the last zone 4 counted goes back in the opposite direction in front of thesensors 5 which has the effect of inverting the logic state on terminal 8, that is to say of passing this state to 0. During all the time elapsed since the start of the system, themember 18 not having detected a zero crossing of the number N delivered alogic state 0 at its output. From the reversal of the direction of rotation, the exclusive ORgate circuit 21 will therefore deliver alogic state 0 on the terminal 11, which puts themember 10 in the countdown state. The first counted pulse corresponds to the same zone 4 which had caused the last counted pulse. Given the rigorous linear relation which links the number N to the angular position of the arrow F and which is similar to an identity relation, all the pulses previously counted during the rotation of the shaft in the direct direction are counted during the movement in the retrograde direction, so that when the arrow F coincides again with the reference mark R, N is equal to zero. It should be noted that when N decreases from its maximum value, the equality N = N 'occurs again, which also causes a pulse at the output ofcomparator 19. This second pulse must not be taken into account at output of themember 20. To this end, themember 20 may comprise a divider by two produced using flip-flops. Preferably, in place of the divider by two, an AND not shown gate circuit disposed between the 19 and 20 receives on its two inputs the outputs of themembers 19 and 21. At the zero crossing of N during the retrograde movement, the 'members organ 18 delivers at its output a logic level 1 which is transmitted through the exclusive ORgate circuit 21, which switches the up-down counter 10 to the counting state. The half oscillation of the arrow F described above for a half angular sector traversed by theshaft 2 is repeated for the opposite half sector with an amplitude at least equal to that imposed by the value of the number N ', so that 'at the end of a complete oscillation, the arrow F being opposite the reference R, the system is in the same logic state as during startup, but with a non-zero speed. In the embodiment of Figure 1, themember 18 is for example constituted by a NOR gate circuit followed by a flip-flop. It should be noted that the system described above works in the same way if the logic states on terminal 8 and at the output ofmember 18 are reversed.
Une variante du premier mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus consiste à utiliser une logique qui répond à des impulsions et non plus à des états logiques. Selon cette variante, l'organe 6 délivre, sur la borne 8, une impulsion lors de chaque changement de sens de rotation de l'arbre 2 et l'organe 18 une impulsion lors de chaque passage à zéro du nombre N. Dans ce cas, l'organe 18 est réduit à un simple circuit-porte NON OU. La fonction que doit réaliser l'organe 21 consiste alors à inverser l'état de sa sortie chaque fois qu'il reçoit une impulsion sur l'une de ses entrées, en alternance. Ceci peut être réalisé simplement au moyen d'un circuit-porte OU suivi d'une bascule bistable à commande symétrique, ou, de préférence, au moyen d'une bascule bistable à deux entrées, ce qui garantit que deux changements d'état logique successifs sur la borne 11 sont dus à une impulsion sur l'une puis sur l'autre entrée de l'organe 21. L'une des applications envisagées pour l'invention est la commande en rotation d'une antenne de radar. Un mode de réalisation pour cette application particulière est décrit en référence à la figure 2, conformément à la fonction N(9) représentée à la figure 8a. Dans ce cas, une charge, constituée par l'antenne symbolisée en 25 est solidaire en rotation du moteur 1 par l'intermédiaire d'un réducteur 26. Le moteur 1 est de préférence un moteur asynchrone triphasé. Il est alors avantageux de fixer le disque 3 sur l'arbre du moteur et non sur l'arbre de l'antenne 27. En effet, si la démultiplication apportée par le réducteur 26 est assez grande, une seule zone de détection, 4, sur le disque 3 peut suffire. D'autre part, il est souhaitable de pouvoir modifier la position angulaire de la flèche F ou de passer du mode « veille (balayage d'un secteur) au mode « rotation continue ». A cet effet, un dispositif à contacts 28 est prévu. Il comporte un commutateur à deux positions de marche-arrêt 29 représenté sur la figure 2 dans la position « marche » et deux contacteurs à trois positions jumelés 30 et 31 représentés sur la figure 2 dans leur position neutre. La borne de choix 32 du commutateur 29 est la borne de remise à zéro du système de veille : lorsqu'elle est reliée à la masse, elle empêche le fonctionnement en mode « veille » en repositionnant à zéro les organes 10, 20, 21 et un organe logique de commande des contacteurs du moteur, 33. Cette mise à zéro du système peut avoir lieu soit à partir du commutateur 29 (position « arrêt ») soit à partir du contacteur 30 (position « inhibition »). Les contacteurs 30, 31 sont par exemple des clés ou des boutons poussoirs qui sont en position neutre au repos. Lorsque la clé est actionnée vers le bas (bornes 34 et 35) la rotation continue de l'antenne est obtenue en sens direct par exemple, le sens rétrograde étant alors obtenu en actionnant la clé vers le haut : bornes 36 et 37. Lorsque la clé est relâchée le commutateur 29 étant dans sa position indiquée sur la figure 2, le système repart en mode « veille » autour de la nouvelle position angulaire acquise par la flèche F à la fin de la rotation continue forcée de l'antenne. On décrit ci-dessous en référence à la figure 3 une réalisation possible du dispositif 33. Sur la figure 3 la borne 16 est reliée directement à la première entrée d'un circuit-porte ET 40 ainsi qu'à la première entrée d'un circuit-porte ET 41 par l'intermédiaire d'un inverseur 42. Une deuxième entrée des circuits-porte 41 et 40 est reliée à la borne de remise à zéro 32 et la sortie de chacun de ces circuits est fournie respectivement à un circuit-porte OU 43 et un circuit-porte OU 44. Une deuxième entrée du circuit-porte 43 et du circuit-porte 44 est reliée, par l'intermédiaire de circuits inverseurs 45 et 46, respectivement aux bornes 36 et 34.A variant of the first embodiment of the invention described above consists in using a logic which responds to pulses and no longer to logic states. According to this variant, the
Lorsque les organes de contact 29, 30, 31 sont dans la position indiquée sur la figure 2, les bornes 34, 36, 32 sont à l'état logique « 1 » (au moyen d'une alimentation électrique non représentée) et selon que la borne 16 est le siège de l'état « 1 » ou bien de l'état « 0 », la configuration de sortie des circuits-porte 43 et 44 est « 0 et « 1 », ce qui impose le sens de rotation direct à l'arbre 2 par l'intermédiaire de l'organe 15, ou bien « 1 » et « 0 », ce qui impose le sens de rotation rétrograde. Pour passer du mode « veille » au mode « rotation continue » il suffit, en partant des positions indiquées sur la figure 2, d'actionner dans un sens ou dans l'autre la clé des contacteurs jumelés 30, 31. Par exemple, pour obtenir le sens de rotation rétrograde il suffit de mettre à la masse les bornes 36 et 37 (état logique « 0 »). La borne 37 étant reliée à la borne 32, on obtient simultanément que le dispositif logique 17 et le compteur-décompteur 10 soient inhibés et remis à zéro et que les circuits-porte 40 et 41 soient rendus non passants. La borne 34 étant à l'état « 1 », le circuit-porte OU 44 délivre un « 0 et la borne 36 étant à l'état « 0 », le circuit-porte OU 43 délivre un « 1 ». Le sens de rotation direct s'obtient de façon symétrique par établissement des états « 0 » et « 1 » sur les bornes 34 et 36, respectivement, toutes choses égales par ailleurs.When the
Selon un troisième mode de réalisation représenté à la figure 4 la capacité du compteur-décompteur 10 est limitée à la valeur du nombre N' affichée dans l'organe 13. La fonction N(6) relative à ce mode de réalisation est représentée à la figure 8b. Sur la figure 4, on n'a pas représenté, à titre de simplification, les organes relatifs au moteur et à sa commande, ces organes pouvant être ceux de la figure 1 ou ceux de la figure 2, ni la commande de remise à zéro des organes 10 et 17. Dans ce cas, l'égalité des nombres N et N' inverse aussi le sens de comptage. A cet effet la sortie du comparateur 19 est aussi fournie à une troisième entrée de l'organe 21 au moyen d'un conducteur 48. Selon ce mode de réalisation, l'utilisation d'un circuit-porte ET entre les organes 19 et 20 n'est plus possible et l'organe 20 comporte un diviseur par deux réalisé par exemple au moyen de bascules bistables. Le passage de l'arbre à chaque extrémité du secteur à balayer se traduit, pour chaque extrémité par un train de deux impulsions rapprochées dans le temps en sortie du comparateur 19. Pour faire en sorte que la première de ces deux impulsions correspondant à une variation centripète de l'angle de rotation soit toujours prise en compte dans l'organe 20 et jamais la seconde, on peut prévoir que, de façon connue, chaque impulsion reçue par l'organe 20 déclenche dans ce dernier une action monostable pendant la durée de laquelle une impulsion reçue par l'organe 20, en l'occurrence la deuxième impulsion du train précité, soit inhibée dans ce dernier. On réalise ainsi simultanément les fonctions de division par deux et de prise en compte de la bonne impulsion parmi deux impulsions consécutives, fonctions qui doivent être réalisées entre le comparateur 19 et la borne 16, cette variante pouvant être utilisée pour les autres modes de réalisation. Pour le mode de réalisation de la figure 4, une logique qui répond à des impulsions est utilisée de préférence, la borne 8, la sortie de l'organe 18 et le conducteur 48 étant le siège d'impulsions. Lors de l'apparition d'une impulsion sur l'une quelconque de ces trois entrées de l'organe 21, l'état logique à la sortie de ce dernier, soit la borne 11, est inversé. Cette fonction est réalisée, dans l'organe 21, par exemple au moyen d'un circuit-porte OU recevant les trois entrées précitées, suivi d'une bascule bistable à commande symétrique, ou bien au moyen d'une bascule bistable à trois entrées, par exemple une bascule du type RS à trois entrées. Grâce aux remises à zéro et au pré-positionnement de certaines bascules, le cycle démarre comme dans le cas de la figure 1. Le démarrage ayant lieu selon un sens prédéterminé, en comptage par exemple (borne 11 à l'état « 1 »), les phases consécutives suivantes se déroulent : lors de l'égalité N = N' par valeurs croissantes de 0 une impulsion en sortie de l'organe 19 fait passer le compteur-décompteur 10 en décomptage et provoque l'inversion de la commande de sens de rotation. Lors de l'inversion effective de sens de rotation, une impulsion qui apparaît en 8 impose le comptage. L'égalité N = N' par valeurs décroissantes de 0 impose le décomptage. Le passage à zéro de N impose le comptage. Le balayage du deuxième demi secteur se déroule comme décrit ci-dessus pour le premier demi secteur et le mouvement peut se poursuivre indéfiniment sans aucune dérive, au cours du temps, du plan théorique du demi secteur balayé, plan dont la trace est l'axe défini par l'alignement de la flèche F et du repère R sur la figure 1.According to a third embodiment shown in FIG. 4, the capacity of the up-
Il faut noter que pour les deux premiers modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, il est possible de modifier l'amplitude angulaire du secteur à balayer, pendant le fonctionnement du système, sans modifier la position angulaire. de l'axe théorique du secteur de balayage, simplement en modifiant la valeur du nombre N', en 13. Pour le troisième mode de réalisation, il peut se produire un décalage angulaire de l'axe.It should be noted that for the first two embodiments of the invention described above, it is possible to modify the angular amplitude of the sector to be scanned, during the operation of the system, without modifying the angular position. of the theoretical axis of the scanning sector, simply by modifying the value of the number N ', at 13. For the third embodiment, there may be an angular offset of the axis.
Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, décrits ci-dessous en référence aux figures 5 et 6, le démarrage a lieu alors que le compteur-décompteur 10 est en position de décomptage, le nombre N' étant préalablement chargé dans le compteur-décompteur 10.According to other embodiments of the invention, described below with reference to FIGS. 5 and 6, the starting takes place while the up-
Sur les figures 5 et 6, les organes relatifs au moteur et à sa commande ne sont pas représentés. Ils peuvent être ceux de la figure 1 ou de la figure 2.In FIGS. 5 and 6, the members relating to the engine and to its control are not shown. They can be those of Figure 1 or Figure 2.
Si l'on compare le schéma de la figure 5 à celui de la figure 2, on note les seules différences suivantes :
- Les destinations des sorties des organes 18
et 19 sont interverties, celle de l'organe 18 étant fournie à l'organe 20 et celle du comparateur 19 à l'organe 21 sur la figure 5. D'autre part la sortie multiple de l'organe d'affichage 13 est aussi fournie au moyen du conducteur multiple 50 au compteur-décompteur 10 dans le but d'y afficher la valeur du nombre N' lorsque la borne 32 est activée. Sur le schéma de la figure 5, ce qui était une entrée de remise à zéro devient donc une entrée d'ordre de chargement en 10 du nombre N' affiché en 13. Le fonctionnement du système de la figure 5 est, pour la fonction N(e) représentée à la figure 8c, analogue à celui des figures 2 et 8a, à cela près que lors des différentes phases du cycle de balayage les états de comptage, respectivement de décomptage, sont inversés, en 10, ce qui correspond à un pré-positionnement inverse de la sortie de l'organe 21. D'autre part,l'organe 20 de commande de changement de sens de rotation du moteur n'est plus commandé par l'égalité N = N' mais par les passages à zéro de N par valeurs décroissantes et, symétriquement, l'égalité N = N' provoque l'inversion du sens de comptage. Sur la figure 8c les valeurs de N qui sont représentées symboliquement en valeurs négatives sont en réalité, en partant de zéro, par exemple les valeurs N', N' - 1, N' - 2 ... Le mode de réalisation de la figure 6 est celui pour lequel : la fonction N(0) est celle qui est indiquée à la figure 8d, le nombre N' est affiché en 10 sous l'influence d'un signal adéquat sur la borne 32, l'inversion de la commande de changement de sens est provoquée par les passages à zéro de N par valeurs décroissantes, et l'inversion du sens de comptage, successivement par chaque passage à zéro de N, chaque inversion effective du sens de rotation et chaque obtention de l'égalité N = N', les sorties respectives des organes 18, 6 (borne 8) et 19 étant fournies à l'organe 21.
- The destinations of the outputs of the
18 and 19 are inverted, that of themembers member 18 being supplied to themember 20 and that of thecomparator 19 to themember 21 in FIG. 5. On the other hand the multiple output of thedisplay member 13 is also supplied by means of themultiple conductor 50 to the up-down counter 10 in order to display there the value of the number N 'when the terminal 32 is activated. In the diagram in FIG. 5, what was a reset entry therefore becomes a loading order entry in 10 of the number N ′ displayed at 13. The operation of the system of FIG. 5 is, for the function N (e) represented in FIG. 8c, similar to that of FIGS. 2 and 8a, except that during the different phases of the scanning cycle the counting or counting down states are reversed, at 10, which corresponds to a reverse pre-positioning of the output of themember 21. On the other hand, thecontrol member 20 for changing the direction of rotation of the motor is no longer controlled by the equality N = N 'but by the passages to zero of N by decreasing values and, symmetrically, the equality N = N 'causes the inversion of the counting direction. In FIG. 8c, the values of N which are symbolically represented as negative values are in reality starting from zero, for example the values N ', N' - 1, N '- 2 ... The embodiment of the figure 6 is the one for which: the function N (0) is that indicated in FIG. 8d, the number N 'is displayed at 10 under the influence of an adequate signal onterminal 32, the inversion of the command change of direction is caused by the zero crossings of N by decreasing values, and the reversal of the counting direction, successively by each zero crossing of N, each effective reversal of the direction of rotation and each obtaining of equality N = N ', the respective outputs ofmembers 18, 6 (terminal 8) and 19 being supplied tomember 21.
Il faut noter que pour les quatrième et cinquième modes de réalisation selon les figures 5 et 6, lorsqu'on modifie la valeur de N', en 13, pendant le fonctionnement du système, la nouvelle valeur de N' n'est pas prise en compte, en 10, tant qu'un ordre de remise à zéro et de chargement n'apparaît pas en 32. Il est possible de remédier à cet inconvénient comme décrit ci-dessous en référence à la figure 7.It should be noted that for the fourth and fifth embodiments according to FIGS. 5 and 6, when the value of N 'is modified, at 13, during the operation of the system, the new value of N' is not taken into account. counts, at 10, as long as a reset and load order does not appear at 32. It is possible to remedy this drawback as described below with reference to FIG. 7.
Sur la figure 7 seuls sont représentés le compteur-décompteur 10, le détecteur de passage à zéro 18 avec leurs liaisons et le conducteur de chargement relié à la borne 32, les organes 10 et 18 étant supposés reliés au reste du système comme indiqué sur la figure 5 ou la figure 6. En plus des éléments des figures 5 ou 6 une liaison est présente entre la sortie de l'organe 18 et l'entrée de chargement du compteur-décompteur 10, par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme d'impulsion 52 et d'un circuit-porte OU 53 qui reçoit sur une deuxième entrée le signal sur la borne 32. Dans ces conditions, si la valeur de N' est modifiée en 13 à un instant quelconque du cycle de balayage, lors du premier passage à zéro de N qui suit cet instant, la nouvelle valeur de N' sera affichée en 10 et on obtiendra un angle de balayage correspondant à la nouvelle valeur de N'. Dans ce cas, cependant, un décalage angulaire de l'axe théorique du secteur de balayage se produit lors du premier cycle correspondant à la nouvelle valeur de N'.In FIG. 7 only the up-
Pour les modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, on utilise de préférence un moteur asynchrone triphasé. L'inversion du sens de rotation du moteur s'obtient dans ce cas de façon connue en permutant deux parmi les trois phases d'alimentation, grâce à des contacts multiples actionnés par relais. On peut aussi utiliser un moteur à courant continu de construction simple. Pour certaines applications, l'application à une antenne mobile pour radar notamment, il peut être avantageux d'utiliser un moteur à deux vitesses de rotation, la vitesse lente étant alors utilisée lors de la rotation forcée dans un sens prédéterminé de l'antenne. Il est aussi possible d'utiliser les deux vitesses pour le mode « veille par exemple en imposant la vitesse lente au démarrage (balayage du premier demi secteur) puis entre un angle prédéterminé et l'angle défini par la valeur de N', lors du balayage dans chaque sens du secteur complet, la vitesse rapide étant préalablement utilisée pour la partie angulaire complémentaire du secteur. Un moteur asynchrone à deux stators convient pour cette variante de l'invention que l'homme de métier est à même d'adapter aux modes de réalisation décrits ci-dessus. L'avantage de cette variante est qu'elle permet d'imprimer à l'antenne, en mode « veille un mouvement alternatif qui se rapproche un peu plus du mouvement sinusoïdal qui peut être considéré comme optimal, si on le compare au mouvement obtenu lorsque le moteur ne comporte qu'une seule vitesse de rotation.For the embodiments of the invention described above, a three-phase asynchronous motor is preferably used. The reversal of the direction of rotation of the motor is obtained in this case in a known manner by permuting two of the three supply phases, by means of multiple contacts actuated by relays. It is also possible to use a DC motor of simple construction. For certain applications, the application to a mobile antenna for radar in particular, it may be advantageous to use a motor with two rotational speeds, the slow speed then being used during forced rotation in a predetermined direction of the antenna. It is also possible to use the two speeds for the "standby mode for example by imposing the slow speed at start-up (scanning of the first half sector) then between a predetermined angle and the angle defined by the value of N ', when scanning in each direction of the entire sector, rapid speed being previously used for the complementary angular part of the sector. An asynchronous motor with two stators is suitable for this variant of the invention which the skilled person is able to adapt to the embodiments described above. The advantage of this variant is that it makes it possible to print on the antenna, in "standby" mode, an alternating movement which is a little closer to the sinusoidal movement which can be considered optimal, if we compare it to the movement obtained when the motor has only one rotation speed.
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